§1.1半導體基礎知識§1.2

半導體二極管§1.3雙極型三極管§1.5單結晶體管和晶閘管§1.4場效應管第一章常用半導體器件§1.6集成電路中的元器件1§1.1半導體基礎知識§1.2半導體二極管§1.31.1.1導體、半導體和絕緣體自然界中很容易導電的物質稱為導體，金屬一般都是導體。有的物質幾乎不導電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。另有一類物質的導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為半導體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。§1.1半導體基礎知識21.1.1導體、半導體和絕緣體自然界中很容易導半導體的導電機理不同于其它物質，所以它具有不同于其它物質的特點。比如：熱敏性、光敏性、摻雜性。當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化。往純凈的半導體中摻入某些雜質，會使它的導電能力明顯改變。3半導體的導電機理不同于其它物質，所以它具有不同于1.1.2本征半導體現代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。GeSi41.1.2本征半導體現代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺通過一定的工藝過程，可以將半導體制成晶體。完全純凈的、結構完整的半導體晶體，稱為本征半導體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統組成晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成共價鍵，共用一對價電子。5通過一定的工藝過程，可以將半導體制成晶體。完全純凈的、結構完硅和鍺的晶體結構6硅和鍺的晶體結構6本征半導體的導電機理本征半導體中存在數量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴。溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導體的導電能力越強，溫度是影響半導體性能的一個重要的外部因素，這是半導體的一大特點。本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。7本征半導體的導電機理本征半導體中存在數量相等的兩種載流子，即在其它力的作用下，空穴吸引臨近的電子來填補，這樣的結果相當于空穴的遷移，而空穴的遷移相當于正電荷的移動，因此可以認為空穴是載流子。本征半導體的導電機理

8在其它力的作用下，空穴吸引臨近的電子來填補，這樣的結果本征半硅和鍺的共價鍵結構共價鍵共用電子對+4+4+4+4+4表示除去價電子后的原子9硅和鍺的共價鍵結構共價鍵共+4+4+4+4+4表示除去價電子共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導體中的自由電子很少，所以本征半導體的導電能力很弱。形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構成穩定結構。共價鍵有很強的結合力，使原子規則排列，形成晶體。+4+4+4+410共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下本征半導體的導電機理在絕對0度（T=0K）和沒有外界激發時,價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導體中沒有可以運動的帶電粒子（即載流子），它的導電能力為0，相當于絕緣體。在常溫下，由于熱激發，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由電子，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴。11本征半導體的導電機理在絕對0度（T=0K）和沒有外界激發時,+4+4+4+4本征半導體的導電機理自由電子空穴束縛電子12+4+4+4+4本征半導體的導電機理自由電子空穴束縛電子121.1.3雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量的雜質，就會使半導體的導電性能發生顯著變化。其原因是摻雜半導體的某種載流子濃度大大增加。使自由電子濃度大大增加的雜質半導體稱為N型半導體（電子半導體），使空穴濃度大大增加的雜質半導體稱為P型半導體（空穴半導體）。131.1.3雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量的雜質，就會N型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷（或銻），晶體點陣中的某些半導體原子被雜質取代，磷原子的最外層有五個價電子，其中四個與相臨的半導體原子形成共價鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動的帶正電的離子。每個磷原子給出一個電子，稱為施主原子。14N型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷（或銻），晶體點+4+4+5+4N型半導體多余電子磷原子15+4+4+5+4N型半導體多余電子磷原子15N型半導體N型半導體中的載流子是什么？1、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2、本征半導體中成對產生的電子和空穴。3、摻雜濃度遠大于本征半導體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠大于空穴濃度。自由電子稱為多數載流子（多子），空穴稱為少數載流子（少子）。？16N型半導體N型半導體中的載流子是什么？1、由施主原子提供的電P型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶體點陣中的某些半導體原子被雜質取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相臨的半導體原子形成共價鍵時，產生一個空穴。這個空穴可能吸引束縛電子來填補，使得硼原子成為不能移動的帶負電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為受主原子。17P型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶+4+4+3+4空穴P型半導體硼原子18+4+4+3+4空穴P型半導體硼原子18總結1、N型半導體中電子是多子，其中大部分是摻雜提供的電子，本征半導體中受激產生的電子只占少數。N型半導體中空穴是少子，少子的遷移也能形成電流，由于數量的關系，起導電作用的主要是多子。近似認為多子與雜質濃度相等。2、P型半導體中空穴是多子，電子是少子。19總結1、N型半導體中電子是多子，其中大部分是摻雜提供的雜質半導體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導體++++++++++++++++++++++++N型半導體20雜質半導體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－一.PN結的形成在同一片半導體基片上，分別制造P型半導體和N型半導體，經過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了PN結。1.1.3PN結21一.PN結的形成在同一片半導體基片上，分別制造P型半導P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內電場E漂移運動空間電荷區PN結處載流子的運動22P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N擴散的結果是使空間電荷區逐漸加寬，空間電荷區越寬。漂移運動P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內電場EPN結處載流子的運動內電場越強，就使漂移運動越強，而漂移使空間電荷區變薄。23擴散的結果是使空間電荷區逐漸加寬，空間電荷區越寬。漂移運動P漂移運動P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內電場EPN結處載流子的運動所以擴散和漂移這一對相反的運動最終達到平衡，相當于兩個區之間沒有電荷運動，空間電荷區的厚度固定不變。24漂移運動P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－空間電荷區N型區P型區電位VV025空間電荷區N型區P型區電位VV0251、空間電荷區中沒有載流子。2、空間電荷區中內電場阻礙P中的空穴、N中的電子（都是多子）向對方運動（擴散運動）。3、P中的電子和N中的空穴（都是少子），數量有限，因此由它們形成的電流很小。請注意261、空間電荷區中沒有載流子。2、空間電荷區中內電場阻礙P中的二.PN結的單向導電性PN結加上正向電壓、正向偏置的意思都是：P區加正、N區加負電壓。PN結加上反向電壓、反向偏置的意思都是：P區加負、N區加正電壓。27二.PN結的單向導電性PN結加上正向電壓、正向偏置的PN結正向偏置－－－－++++內電場外電場變薄PN+_內電場被削弱，多子的擴散加強能夠形成較大的擴散電流。28PN結正向偏置－－－－++++內電場外電場變薄PN+_內電場PN結反向偏置－－－－++++內電場外電場變厚NP+_內電場被被加強，多子的擴散受抑制。少子漂移加強，但少子數量有限，只能形成較小的反向電流。29PN結反向偏置－－－－++++內電場外電場變厚NP+_內電場

30

30三.PN結的電流方程(1.1.2)(1.1.3)31三.PN結的電流方程(1.1.2)(1.1.3)四.PN結的伏安特性UI死區電壓硅管0.6V,鍺管0.2V。導通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)32四.PN結的伏安特性UI死區電壓硅管0.6V,鍺管0五.PN結的電容效應二極管的兩極之間有電容，此電容由兩部分組成：勢壘電容CB和擴散電容CD。勢壘區是積累空間電荷的區域，當電壓變化時，就會引起積累在勢壘區的空間電荷的變化，這樣所表現出的電容是勢壘電容。33五.PN結的電容效應二極管的兩極之間有電容，此電容由兩

(a)勢壘電容CB勢壘電容示意圖34(a)勢壘電容CB勢壘電容示意圖34(b)擴散電容CD擴散電容示意圖35(b)擴散電容CD擴散電容示意圖35為了形成正向電流（擴散電流），注入P區的少子（電子）在P區有濃度差，越靠近PN結濃度越大，即在P區有電子的積累。同理，在N區有空穴的積累。正向電流大，積累的電荷多。P+-N這樣所產生的電容就是擴散電容CD。36為了形成正向電流（擴散電流），注入P區的少子（電子）在P區有CB在正向和反向偏置時均不能忽略。而反向偏置時，載流子很少，擴散電容可忽略。PN結高頻小信號時的等效電路：勢壘電容和擴散電容的綜合效應rd37CB在正向和反向偏置時均不能忽略。而反向偏置時，載流子很少，

1.2.1半導體二極管的結構

在PN結上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結構分有點接觸型、面接觸型和平面型三大類。(1)點接觸型二極管PN結面積小，結電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。(a)點接觸型

二極管的結構示意圖381.2.1半導體二極管的結構在PN結上點接觸結構PN結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。引線外殼線觸絲線基片點接觸型39點接觸結構PN結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。引線外殼(3)平面型二極管往往用于集成電路制造藝中。PN結面積可大可小，用于高頻整流和開關電路中。(2)面接觸型二極管PN結面積大，用于工頻大電流整流電路。(b)面接觸型(c)平面型(4)二極管的代表符號40(3)平面型二極管往往用于集成電路制PN結面接觸型PN41PN結面接觸型PN41半導體二極管圖片§1.2半導體二極管42半導體二極管圖片§1.2半導體二極管424343{end}44{end}44

1.2.2二極管的伏安特性二極管的伏安特性曲線可用下式表示硅二極管2CP10的V-I特性鍺二極管2AP15的V-I特性正向特性反向特性反向擊穿特性451.2.2二極管的伏安特性二極管的伏安特性曲線可用下式表溫度對伏安特性的影響UI死區電壓硅管0.6V,鍺管0.2V。導通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)(1.1.2)46溫度對伏安特性的影響UI死區電壓硅管0.6V,鍺管0.2V1.2.3二極管的主要參數(1)最大整流電流IF(2)反向擊穿電壓VBR和最大反向工作電壓VRM(3)反向電流IR(4)最高工作頻率fM471.2.3二極管的主要參數(1)最大整流電流IF(2)補充參數:(電信專業)（5）最大整流電流IOM二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。——注意與IF的關系(6)正向壓降VF(7)極間電容CB、CD48補充參數:1.2.4二極管的等效電路能夠用簡單、理想的模型來模擬電子器件的復雜特性或行為的電路稱為等效電路，也稱為等效模型。能夠模擬二極管特性的電路稱為二極管的等效電路，也稱為二極管的等效模型。491.2.4二極管的等效電路能夠用簡單、理1.理想模型3.折線模型2.恒壓降模型一、由伏安特性折線化得到的等效電路501.理想模型3.折線模型2.恒壓降模型一、由伏安特——小信號模型二極管工作在正向特性的某一小范圍內時，其正向特性可以等效成一個微變電阻。即根據得Q點處的微變電導則常溫下（T=300K）

二、二極管的

微變等效電路51——小信號模型二極管工作在正向特性的某一小范

應用舉例——補充1.二極管的靜態工作情況分析理想模型（R=10k）VDD=10V情況分析恒壓模型（硅二極管典型值）折線模型（硅二極管典型值）設52應用舉例——補充1.二極管的靜態工作情況分析理想模型例VREF=2.8VVi=6sin100tV2.限幅電路{end}

應用舉例——補充53例VREF=2.8V2.限幅電路{end}應用RRLuiuRuotttuiuRuo

應用舉例——補充3.脈沖識別電路請同學自己分析教科書例1.2.154RRLuiuRuotttuiuRuo應用舉例——補充31.2.5穩壓二極管1.穩壓管的伏安特性(a)符號(b)伏安特性利用二極管反向擊穿特性實現穩壓。穩壓二極管穩壓時工作在反向電擊穿狀態。UZrd551.2.5穩壓二極管1.穩壓管的伏安特性(a)符號(1)穩定電壓VZ

在規定的穩壓管反向工作電流IZ下，所對應的反向工作電壓。(3)額定功耗

PZM——功率高于此值時，二極管會因結溫升高而損壞。(2)穩定電流IZ：IZmax——電流高于此值時，二極管會損壞Izmin——電流低于此值時，穩壓性能變壞2.穩壓二極管主要參數56(1)穩定電壓VZ在規定的穩壓管反向工作電(4)動態電阻rZrZ=VZ/IZ(5)溫度系數——VZ57(4)動態電阻rZrZ=VZ/IZ(5)溫度系穩壓二極管UIUZIZIZmaxUZIZ穩壓誤差曲線越陡，電壓越穩定。+-58穩壓二極管UIUZIZIZmaxUZIZ穩壓誤差曲線越穩壓二極管應用3.穩壓電路正常穩壓時VO=VZ#穩壓條件是什么？IZmin

≤IZ≤IZmax#不加R可以嗎？#上述電路VI為正弦波，且幅值大于VZ，VO的波形是怎樣的？同學自己計算例1.2.259穩壓二極管應用3.穩壓電路正常穩壓時VO=VZ#光電二極管反向電流隨光照強度的增加而上升。IV照度增加其它類型二極管60光電二極管反向電流隨光照強度的增加而上升。IV照度增加其它類發光二極管有正向電流流過時，發出一定波長范圍的光，目前的發光管可以發出從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管類似。61發光二極管有正向電流流過時，發出一定波長范圍的光，目前的發光例1.2.3已知發光二極管導通電壓UD=1.6V，正向電流為5~20mA時發光。+iDvD-RV6v發光二極管說明：1、正向壓降UD不再是0.6V；2、發光主要受電流控制，電流選擇要適中（一般手冊會給出）62例1.2.3已知發光二極管導通電壓UD=1.6V，+作業：1.11.41.1163作業：1.11.41.1163半導體三極管的結構示意圖如圖03.1.01所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。兩種類型的三極管發射結(Je)

集電結(Jc)

基極，用B或b表示（Base）

發射極，用E或e表示（Emitter）；集電極，用C或c表示（Collector）。

發射區集電區基區三極管符號§1.3雙極型三極管64半導體三極管的結構示意圖如圖03.1.011.3.1結構特點：?發射區的摻雜濃度最高；?集電區摻雜濃度低于發射區，且面積大；?基區很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。管芯結構剖面圖651.3.1結構特點：?發射區的摻雜濃度最高；?集三極管的兩種基本結構BECNNP基極發射極集電極NPN型（最常用）BECIBIEICNPN型三極管66三極管的兩種基本結構BECNNP基極發射極集電極NPN型（最BECIBIEICPNP型三極管PNP集電極基極發射極BCEPNP型67BECIBIEICPNP型三極管PNP集電極基極發射極BCEBECNNP基極發射極集電極基區：較薄，摻雜濃度低集電區：面積較大發射區：摻雜濃度較高68BECNNP基極發射極集電極基區：較薄，摻雜濃度低集電區：面IB=IBE-ICBOIBEIB3BECNNPEBRBEcIEICBOICEIC=ICE+ICBOICEIBE69IB=IBE-ICBOIBEIB3BECNNPEBRBEcBECNNP基極發射極集電極發射結集電結70BECNNP基極發射極集電極發射結集電結701.內部載流子的傳輸過程

三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現出來的。外部條件：發射結正偏，集電結反偏。發射區：發射載流子集電區：收集載流子基區：傳送和控制載流子

（以NPN為例）

1.3.2晶體管的電流放大作用+-bceRL1k711.內部載流子的傳輸過程三極管的放大作用是以上看出，三極管內有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導電，故稱為雙極型三極管。或BJT(BipolarJunctionTransistor)。

72以上看出，三極管內有兩種載流子(自由電子和空穴電流放大原理BECNNPEBRBEc發射結正偏，發射區電子不斷向基區擴散，形成發射極電流IE。IE基區空穴向發射區的擴散可忽略。IBE1進入P區的電子少部分與基區的空穴復合，形成電流IBE，多數擴散到集電結。73電流放大原理BECNNPEBRBEc發射結正偏，發射區電子不BECNNPEBRBEcIE集電結反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBO從基區擴散來的電子作為集電結的少子，漂移進入集電結而被收集，形成ICE。IC=ICE+ICBOICEIBE2ICE74BECNNPEBRBEcIE集電結反偏，有少子形成的反向電流2.電流分配關系根據傳輸過程可知IC=InC+ICBOIB=IB’-ICBO通常IC>>ICBO

為電流放大系數，它只與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般

=0.90.99IE=IB+IC載流子的傳輸過程752.電流分配關系根據傳輸過程可知IC=InC+ICB根據

是另一個電流放大系數，同樣，它也只與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。一般

>>1IE=IB+ICIC=InC+ICBO且令ICEO=(1+)ICBO（穿透電流）2.電流分配關系76根據是另一個電流放大系數，同樣，它也只與3.三極管的三種組態共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示;共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示。共發射極接法，發射極作為公共電極，用CE表示；BJT的三種組態773.三極管的三種組態共集電極接法，集電極作為公共電極，用C+-bceRL1k共射極放大電路

圖1.3.3共射極放大電路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iBvI=20mV

設若則電壓放大倍數iB=20uAvO=-iC?

RL=-0.98V，=0.98使4.放大作用——共射78+-bceRL1k共射極放大電路圖1.3.3RLecb1k圖03.1.05共基極放大電路放大作用——共基（電信常用）若vI=20mV使當則電壓放大倍數VEEVCCVEBIBIEIC+-vI+vEBvO+-+iC+iE+iBiE=-1mA，iC=iE=-0.98mA，vO=-iC?

RL=0.98V，=0.98時，79RLecb1k圖03.1.05共基極放大電路放綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發射極電流能夠通過基區傳輸，然后到達集電極而實現的。實現這一傳輸過程的兩個條件是：（1）內部條件：發射區雜質濃度遠大于基區雜質濃度，且基區很薄。（2）外部條件：發射結正向偏置，集電結反向偏置。晶體管放大信號需要滿足的條件（請記錄）80綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發ICmAAVVUCEUBERBIBECEB特性曲線

實驗線路1.3.3晶體管的特性曲線81ICmAAVVUCEUBERBIBECEB特性曲線實驗線vCE=0V+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE

iB=f(vBE)

vCE=const(2)當vCE≥1V時，vCB=vCE

-vBE>0，集電結已進入反偏狀態，開始收集電子，基區復合減少，同樣的vBE下IB減小，特性曲線右移。vCE=0VvCE

1V(1)當vCE=0V時，相當于發射結的正向伏安特性曲線。1.輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）82vCE=0V+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEi輸入特性IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V死區電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。工作壓降：硅管UBE0.6~0.7V,鍺管UBE0.2~0.3V。83輸入特性IB(A)UBE(V)204060800.40.8飽和區：iC明顯受vCE控制的區域，該區域內，一般vCE＜0.7V(硅管)。此時，發射結正偏，集電結正偏或反偏電壓很小。iC=f(vCE)

iB=const2.輸出特性曲線輸出特性曲線的三個區域:截止區：iC接近零的區域，相當iB=0的曲線的下方。此時，vBE小于死區電壓。放大區：iC平行于vCE軸的區域，曲線基本平行等距。此時，發射結正偏，集電結反偏。84飽和區：iC明顯受vCE控制的區域，該區域內，一般vCE＜0

8585IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區域中UCEUBE,集電結正偏，IB>IC，UCE0.3V稱為飽和區。飽和86IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區域中:IB=0,IC=ICEO,UBE<死區電壓，稱為截止區。截止87IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020輸出特性——線性放大IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區域滿足IC=IB稱為線性區（放大區）。當UCE大于一定的數值時，IC只與IB有關，IC=IB。88輸出特性——線性放大IC(mA)1234UCE(V)361.3.4晶體管的主要參數1、共發射極直流電流放大系數

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const一.直流參數

2、共基直流電流放大系數 =（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

891.3.4晶體管的主要參數1、共發射極直流電流放大AICBOICBO是集電結反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。

3.極間反向電流 (1)集電極基極間反向飽和電流ICBO

發射極開路時，集電結的反向飽和電流。

90AICBOICBO是集電結反偏由少子的漂移形成的反向電流，

(2)集電極發射極間的反向穿透電流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

ICEO即輸出特性曲線IB=0那條曲線所對應的Y坐標的數值。ICEO也稱為集電極發射極間穿透電流。91(2)集電極發射極間的反向穿透電流ICEOICEBECNNPICBOICEO=IBE+ICBOIBEIBEICBO進入N區，形成IBE。根據放大關系，由于IBE的存在，必有電流IBE。集電結反偏有ICBO兩種反向電流之間的關系92BECNNPICBOICEO=IBE+ICBOIBE1、共發射極交流電流放大系數

=IC/IBvCE=const1.3.4晶體管的主要參數二.交流參數

2、共基極交流電流放大系數α

α=IC/IE

VCB=const931、共發射極交流電流放大系數1.3.4晶體管的主要參當ICBO和ICEO很小時，≈、≈，可以不加區分。這種近似是產生計算誤差的根源，當設計精密放大器時注意修正。說明：94當ICBO和ICEO很小時，≈、2、集電極最大

允許電流ICM1、集電極最大

允許功率損耗PCM

PCM=ICVCE

三.極限參數952、集電極最大

允許電流ICM1、集電3、反向擊穿電壓

V(BR)CBO——發射極開路時的集電結反 向擊穿電壓。V(BR)EBO——集電極開路時發射結的反 向擊穿電壓。

V(BR)CEO——基極開路時集電極和發射極間的擊穿電壓。幾個擊穿電壓有如下關系

V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO963、反向擊穿電壓V(BR)CBO——發射極開路

由PCM、ICM和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定過損耗區、過電流區和擊穿區。

輸出特性曲線上的過損耗區和擊穿區（思考題）97由PCM、ICM和V(BR)CEO在輸出特性半導體三極管機理綜述：98半導體三極管機理綜述：98ICBO受溫度影響很大，當溫度上升時，ICBO增加很快（1倍/10°C），所以IC也相應增加。當三極管參數隨溫度變化較大時稱其特性較差。1.3.5溫度對晶體管特性及其參數影響一、溫度對ICBO的影響要點：參數隨溫度變化趨勢99ICBO受溫度影響很大，當溫度上升時，ICBO增加很快（IB(A)UBE(V)204060800.40.8T=27oC二、溫度升高使輸入特性曲線左移T=60oCT=0oC100IB(A)UBE(V)204060800.40.8T=27溫度對UBE的影響iBuBE25oC50oCTUBEIBIC101溫度對UBE的影響iBuBE25oC50oCTUBEIBI三、溫度升高使輸出特性曲線上移IC(mA)1234UCE(V)369120oC60oC27oC102三、溫度升高使輸出特性曲線上移IC(mA)1234UCE溫度對值及ICEO的影響T、ICEOICiCuCEQQ′總的效果是：溫度上升時，輸出特性曲線上移，造成Q點上移。103溫度對值及ICEO的影響T、ICEOICiCuCEQQICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區小結：三極管特性曲線（特別記憶）104ICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區作業1.151.16105作業1.151.16105場效應管與雙極型晶體管導電機理不同，它是完全多子導電，輸入阻抗高，溫度穩定性好。電信設備多利用其良好的低噪聲特性，特別是高頻低噪聲前端。§1.4場效應管106場效應管與雙極型晶體管導電機理不同，它是完全多子導電，輸入阻N溝道P溝道增強型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道（耗盡型）FET場效應管JFET結型MOSFET絕緣柵型(IGFET)場效應管分類：107N溝道P溝道增強型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道（耗盡型）F108108

源極，用S或s表示N型導電溝道漏極，用D或d表示

P型區P型區柵極，用G或g表示柵極，用G或g表示符號符號一、JFET的結構和工作原理1.結構#

符號中的箭頭方向表示什么？實際制作結構圖1.4.1109源極，用S或s表示N型導電溝道漏極，用D或d表示P型區PN基底：N型半導體PP兩邊是P區G(柵極)S源極D漏極原理說明結構圖1.4.2導電溝道110N基底：N型半導體PP兩邊是P區G(柵極)S源極D漏極原理NPPG(柵極)S源極D漏極N溝道結型場效應管DGSDGS111NPPG(柵極)S源極D漏極N溝道結型場效應管DGSDGS1PNNG(柵極)S源極D漏極P溝道結型場效應管DGSDGS112PNNG(柵極)S源極D漏極P溝道結型場效應管DGSDGS12.工作原理①VGS對溝道的控制作用當VGS＜0時（以N溝道JFET為例）當溝道夾斷時，對應的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓VP（或VGS(off)）。對于N溝道的JFET，VP<0。PN結反偏耗盡層加厚溝道變窄。VGS繼續減小，溝道繼續變窄②VDS對溝道的控制作用當VGS=0時，VDSIDG、D間PN結的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔形分布。當VDS增加到使VGD=VP時，在緊靠漏極處出現預夾斷。此時VDS夾斷區延長溝道電阻ID基本不變③

VGS和VDS同時作用時當VP<VGS<0時，導電溝道更容易夾斷，對于同樣的VDS，

ID的值比VGS=0時的值要小。在預夾斷處VGD=VGS-VDS=VP1132.工作原理①VGS對溝道的控制作用當VGS＜0時（以

114114PGSDUDSUGSNN2.工作原理（以P溝道為例）NNPN結反偏，UGS越大則耗盡區越寬，導電溝道越窄。UDS較小時(補充)UGS需要加正電壓115PGSDUDSUGSNN2.工作原理（以P溝道為例）NNPUDS較小時PGSDUDSUGSNNNN但當UGS較小時，耗盡區寬度有限，存在導電溝道。DS間相當于線性電阻。UGS越大耗盡區越寬，溝道越窄，電阻越大。116UDS較小時PGSDUDSUGSNNNN但當UGS較小時，耗PGSDUDSUGSNNUDS較小時UGS達到一定值時（夾斷電壓VP）,耗盡區碰到一起，DS間被夾斷，漏極電流是ID=0。117PGSDUDSUGSNNUDS較小時UGS達到一定值時（夾斷PGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS較大時UGD<VP時耗盡區的形狀NN越靠近漏端，PN結反壓越大118PGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS較大時UGD<VP時PGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS較大時UGD<VP時耗盡區的形狀NN溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。119PGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS較大時UGD<VP時GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP時NN漏端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。UDS增大則被夾斷區向下延伸。120GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP時NN漏端的溝道被GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP時NN此時，電流ID由未被夾斷區域中的載流子形成，基本不隨UDS的增加而增加，呈恒流特性。121GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP時NN此時，電流I二、JFET的特性曲線1.輸出特性（1.4.2)1.4.1結型

場效應管IDUDS0UGS=0V-1V-3V-4V-5V122二、JFET的特性曲線1.輸出特性（1.輸出特性曲線N溝道結型場效應管的123輸出特性曲線N溝道結型場效應管的123輸出特性曲線P溝道結型場效應管的予夾斷曲線IDUDS2VUGS=0V1V3V4V5V可變電阻區夾斷區恒流區0124輸出特性曲線P溝道結型場效應管的予夾斷曲線IDUDS2VU2.轉移特性（1.4.3)N溝道結型場效應管轉移特性曲線UGS0IDIDSSVP1252.轉移特性（1.4.3)N溝道結型場效應管UGS0IDIDSSVP飽和漏極電流夾斷電壓P溝道轉移特性曲線一定UDS下的ID-UGS曲線126UGS0IDIDSSVP飽和漏極電流夾斷電壓P溝道轉移特性曲N溝道結型場效應管的轉移特性曲線127N溝道結型場效應管的轉移特性曲線127#

JFET有正常放大作用時，溝道處于什么狀態？VP3.轉移特性與輸出特性的對應關系低頻跨導：(1.4.1)128#JFET有正常放大作用時，溝道處于什么狀態？VP3.轉結構、分類和電路符號（補充）PNNGSDP型基底兩個N區SiO2絕緣層1.4.2絕緣柵場效應管:129結構、分類和電路符號PNNGSD金屬鋁導電溝道GSDN溝道增強型130PNNGSD金屬鋁導電溝道GSDN溝道增強型130

131131N溝道耗盡型PNNGSD予埋了導電溝道GSD132N溝道耗盡型PNNGSD予埋了導電溝道GSD132NPPGSDGSDP溝道增強型133NPPGSDGSDP溝道增強型133P溝道耗盡型NPPGSDGSD予埋了導電溝道134P溝道耗盡型NPPGSDGSD予埋了導電溝道134一、N溝道增強型MOS管PNNGSDUDSUGS1、工作原理135一、N溝道增強型MOS管PNNGSDUDSUGS1、工作原理PNNGSDUDSUGSUGS=0時D-S間相當于兩個反接的PN結ID=0對應截止區136PNNGSDUDSUGSUGS=0時D-S間相當于兩個反接的MOS管的工作原理137MOS管的工作原理1372、特性曲線與電流方程轉移特性曲線0IDUGSVT1382、特性曲線與電流方程轉移特性曲線0IDUGSVT138輸出特性曲線IDUDS0UGS>0139輸出特性曲線IDUDS0UGS>0139PNNGSDUDSUGSUGS>0時UGS足夠大時（UGS>VT）感應出足夠多電子，這里以電子導電為主出現N型的導電溝道。感應出電子VT稱為閾值電壓二、N溝道耗盡型MOS管的工作原理140PNNGSDUDSUGSUGS>0時UGS足夠大時（UGS>PNNGSDUDSUGSUGS較小時，導電溝道相當于電阻將D-S連接起來，UGS越大此電阻越小。141PNNGSDUDSUGSUGS較小時，導電溝道相當于電阻將DPNNGSDUDSUGS當UDS不太大時，導電溝道在兩個N區間是均勻的。當UDS較大時，靠近D區的導電溝道變窄。142PNNGSDUDSUGS當UDS不太大時，導電溝道在兩個N區PNNGSDUDSUGSUDS增加，UGD=VT時，靠近D端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。夾斷后ID呈恒流特性。ID143PNNGSDUDSUGSUDS增加，UGD=VT時，靠近D端耗盡型N溝道MOS管的特性曲線耗盡型的MOS管UGS=0時就有導電溝道，加反向電壓才能夾斷。轉移特性曲線0IDUGSVT144耗盡型N溝道MOS管的特性曲線耗盡型的MOS管UGS=0時輸出特性曲線IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>0145輸出特性曲線IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>014三、P溝道MOS管同學自己結合PNP三極管與N溝道MOS管學習四、VMOS管VMOS管N、P溝道增強、耗盡型MOS管都有無需特殊記憶。主要是功率與溫度不同。146三、P溝道MOS管同學自己結合PNP三極管與N溝道MOS管學1.4.3.場效應管主要參數⑵夾斷電壓VP(或VGS(off))：漏極電流約為零時的VGS值。⑶飽和漏極電流IDSS：VGS=0時對應的漏極電流。⑴開啟電壓VGS(th)

——增強型MOS的參數一、直流參數⑷直流輸入電阻RGS：對于結型場效應三極管，反偏時RGS約大于107Ω。⑸輸出電阻rd：1471.4.3.場效應管主要參數⑵夾斷電壓VP(或VG⑴低頻跨導gm：或低頻跨導反映了vGS對iD的控制作用。gm可以在轉移特性曲線上求得，單位是mS(毫西門子)。二、交流參數⑵極間電容——注意數量級148⑴低頻跨導gm：或三、極限參數⑶最大耗散功率PDMⅠ最大漏源電壓V(BR)DSⅡ最大柵源電壓V(BR)GS⑴最大漏極電流IDM⑵擊穿電壓V(BR)149三、極限參數⑶最大耗散功率PDMⅠ最大漏源電壓V(BR)1.4.4.場效應管與晶體管的比較一、輸入端控制方式二、載流子與特性關系三、噪聲特性四、使用靈活性五、數量、品種六、應用領域1501.4.4.場效應管與晶體管的比較一、輸入端控制方1.201.21作業1511.201.21作業1511.5.1單結晶體管結構等效電路E（發射極）B2（第二基極）B1（第一基極）NPEB2B1RB2RB1管內基極體電阻PN結§1.5單結晶體管和晶閘管1521.5.1單結晶體管結構等效電路E（發射極）B2（第二基工作原理UAuE

<

UA+UF=UP時PN結反偏，iE很小；uE

UP時PN結正向導通,iE迅速增加。B2ERB1RB2B1AUBBiE--分壓比(0.35~0.75)UP--峰點電壓UF--PN結正向導通壓降153工作原理UAuE<UA+UF=UP時PN結反偏，單結晶體管的特性和參數IEuEUVUPIVUV、IV--谷點電壓、電流（維持單結管導通的最小電壓、電流。）負阻區：UE>UP后，大量空穴注入基區，致使IE增加、UE反而下降，出現負阻。UP--峰點電壓（單結管由截止變導通所需發射極電壓。）154單結晶體管的特性和參數IEuEUVUPIVUV、IV--谷單結晶體管振蕩電路RR2R1CUucuOEB1ucttuouvup振蕩波形155單結晶體管振蕩電路RR2R1CUucuOEB1ucttuouuE=uC<UP時，單結管不導通，uo

0。此時R1上的電流很小，其值為：應用舉例IR1R1、R2是外加的，不同于內部的RB1、RB2。前者一般取幾十歐~幾百歐；RB1+RB2一般為2~15千歐。uOR2R1RCUucE156uE=uC<UP時，單結管不導通，uo0。應用

隨電容的充電，uc逐漸升高。當

uC

UP時，單結管導通。然后電容放電，R1上便得到一個脈沖電壓。R2R1RCUucEuOR2起溫度補償作用ucUpUvuoUp-UDUP、UV--峰點、谷點電壓UD--PN結正向導通壓降157隨電容的充電，uc逐漸升高。當uCUP時，注意：R值不能選的太小，否則單結管不能關斷，電路亦不能振蕩。電容放電至ucuv時，單結管重新關斷，使

uo0。脈沖寬度的計算：Tuoucupuvtw振蕩周期的計算：158注意：R值不能選的太小，否則單結管不能電容放電至uc單結管符號EB2B1單結管重要特點UE<UV時單結管截止；UE>UP時單結管導通。小結159單結管符號EB2B1單結管重UE<UV時單結管截止；UE>U別名：可控硅（SCR)

（Silicon

ControlledRectifier）

它是一種大功率半導體器件，出現于70年代。它的出現使半導體器件由弱電領域擴展到強電領域。 體積小、重量輕、無噪聲、壽命長、容量大（正向平均電流達千安、正向耐壓達數千伏）。

特點1.5.2晶閘管（Thyristor）160別名：可控硅（SCR)體積小、重量輕、無噪聲、壽命長應用領域：逆變整流（交流直流）斬波（直流交流）變頻（交流交流）（直流直流）此外還可作無觸點開關等161應用領域：逆變整流工作原理結構A（陽極）P1P2N1三個

PN結N2四層半導

體K（陰極）G（控制極）162工作原理結構A（陽極）P1P2N1三個PN結N2四層APPNNNPGKi

g?i

g??ig工作原理分析KAGT1T2163APPNNNPGKig?ig??ig工作原理分析KAGT工作原理說明UAK

>0、UGK>0時T1導通ib1

=i

giC1=ig=ib2ic2=?ib2=

ig=ib1T2導通形成正反饋晶閘管迅速導通；T1進一步導通i

g?i

g??igKAGT1T2164工作原理說明UAK>0、UGK>0時T1導通ib1=晶閘管開始工作時，UAK加反向電壓，或不加觸發信號（即UGK=0）；晶閘管導通后，UGK，去掉依靠正反饋，晶閘管仍維持導通狀態；晶閘管截止的條件：（1）（2）晶閘管正向導通后，令其截止，必須減小UAK，或加大回路電阻，使晶閘管中電流的正反饋效應不能維持。165晶閘管開始工作時，UAK加反向電壓，晶閘管導通后，UGK結論晶閘管具有單向導電性晶閘管一旦導通，控制極失去作用若使其關斷，必須降低UAK或加大回路電阻，把陽極電流減小到維持電流以下。正向導通條件：A、K間加正向電壓，G、K間加觸發信號；166結論晶閘管具有單向導電性晶閘管一旦導通，控制極失去作用若使其特性與參數特性UIURSMUDSMURRMIHUDRMIFIG1=0AIG2IG3IG3IG2IG1>>正向反向167特性與參數特性UIURSMUDSMURRMIHUDRMI正向特性：控制極開路時，隨UAK的加大，陽極電流逐漸增加。當U

=UDSM時，晶閘管自動導通。正常工作時，UAK應小于UDSM。UDSM：斷態不重復峰值電壓，又稱正向轉折電壓。特性說明U--陽極、陰極間的電壓I--陽極電流反向特性：隨反向電壓的增加，反向漏電流稍有增加，當U=URSM時，反向極擊穿。正常工作時，反向電壓必須小于URSM。URSM：反向不重復峰值電壓。168正向特性：控制極開路時，隨UAK的加大，陽極電流逐漸增加。it2IF晶閘管的主要參數IF：額定正向平均電流，也稱通態平均電流。環境溫度為40OC時，允許連續通過晶閘管陽極的最大通態平均電流。169it2IF晶閘管的主要參數IF：額定正向平均電流，也稱IH：維持電流。(在室溫下，控制極開路、晶閘管被觸發導通后，維持導通狀態所必須的最小電流。一般為幾十到一百多毫安。）UG、IG：控制極觸發電壓和電流。（在室溫下，陽極電壓為直流6V時，使晶閘管完全導通所必須的最小控制極直流電壓、電流。一般UG為1到5V，IG為幾十到幾百毫安。）170IH：維持電流。(在室溫下，控制極開路、晶閘管UG、IG：控UDRM：正向重復峰值電壓。（晶閘管耐壓值。一般取UDRM=80%UDSM。普通晶閘管UDRM為100V---3000V）URRM：反向重復峰值電壓。（控制極斷路時，可以重復作用在晶閘管上的反向重復電壓。一般取URRM=80%URSM。普通晶閘管URRM為100V--3000V）UTAV：通態平均電壓。（管壓降。在規定的條件下，通過正弦半波平均電流時，晶閘管陽、陰兩極間的電壓平均值。一般為1V左右。）171UDRM：正向重復峰值電壓。（晶閘管耐壓值。URRM：反向重可控整流電路應用單相半波可控整流電路設u1為正弦波u2

>0時，加上觸發電壓uG，晶閘管導通。且uL

的大小隨uG加入的早晚而變化；u2<0時，晶閘管不通，uL=0。故稱可控整流。u1u2uTuLAGKRL172可控整流電路應用單相半波可控整流電路設u1為u2u2<0的導通路徑：T1、T2--晶閘管D1、D2--晶體管T1T2D1D2RLuLu2AB+-T2RLD1u2

(A)u2

(B)全波整流173u2<0的導通路徑：T1、T2--晶閘管D1、D2-工作波形tu2tuGtuLtuT：控制角：導通角174工作波形tu2tuGtuLtuT：控制角：導通角17輸出電壓及電流的平均值ULAV=ILAV=175輸出電壓及電流的平均值ULAV=ILAV=175平均值：有效值：平均值=1.57有效值

001.57301.66601.88902.221202.781503.991800不同下有效值和平均值之比176平均值：有效值：平均值=1.57有效值001.57單結管觸發的可控整流電路u1T1T2D1D2uLRLu3主電路觸發電路R1aR2RPCucu2RbcdeDZ177單結管觸發的可控整流電路u1T1T2D1D2uLRLu3主電§1.6集成電路中的元件178§1.6集成電路中的元件178本章小結

179本章小結

179作業復習本章內容并完成下表180作業復習本章內容并完成下表180器件主要用途或性能特性曲線主要參數典型電路相關參數二極管整流

檢波

續流

穩壓

變容

光電

發光

三極管硅NPN

PNP

鍺NPN

PNP

場效應結N溝

P溝

MOSN溝

P溝

半導體器件性能一覽表181器件主要用途或性能特性曲線主要參數典型電路相關參數二極管整流§1.1半導體基礎知識§1.2

半導體二極管§1.3雙極型三極管§1.5單結晶體管和晶閘管§1.4場效應管第一章常用半導體器件§1.6集成電路中的元器件182§1.1半導體基礎知識§1.2半導體二極管§1.31.1.1導體、半導體和絕緣體自然界中很容易導電的物質稱為導體，金屬一般都是導體。有的物質幾乎不導電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。另有一類物質的導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為半導體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。§1.1半導體基礎知識1831.1.1導體、半導體和絕緣體自然界中很容易導半導體的導電機理不同于其它物質，所以它具有不同于其它物質的特點。比如：熱敏性、光敏性、摻雜性。當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化。往純凈的半導體中摻入某些雜質，會使它的導電能力明顯改變。184半導體的導電機理不同于其它物質，所以它具有不同于1.1.2本征半導體現代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。GeSi1851.1.2本征半導體現代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺通過一定的工藝過程，可以將半導體制成晶體。完全純凈的、結構完整的半導體晶體，稱為本征半導體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統組成晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成共價鍵，共用一對價電子。186通過一定的工藝過程，可以將半導體制成晶體。完全純凈的、結構完硅和鍺的晶體結構187硅和鍺的晶體結構6本征半導體的導電機理本征半導體中存在數量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴。溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導體的導電能力越強，溫度是影響半導體性能的一個重要的外部因素，這是半導體的一大特點。本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。188本征半導體的導電機理本征半導體中存在數量相等的兩種載流子，即在其它力的作用下，空穴吸引臨近的電子來填補，這樣的結果相當于空穴的遷移，而空穴的遷移相當于正電荷的移動，因此可以認為空穴是載流子。本征半導體的導電機理

189在其它力的作用下，空穴吸引臨近的電子來填補，這樣的結果本征半硅和鍺的共價鍵結構共價鍵共用電子對+4+4+4+4+4表示除去價電子后的原子190硅和鍺的共價鍵結構共價鍵共+4+4+4+4+4表示除去價電子共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導體中的自由電子很少，所以本征半導體的導電能力很弱。形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構成穩定結構。共價鍵有很強的結合力，使原子規則排列，形成晶體。+4+4+4+4191共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下本征半導體的導電機理在絕對0度（T=0K）和沒有外界激發時,價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導體中沒有可以運動的帶電粒子（即載流子），它的導電能力為0，相當于絕緣體。在常溫下，由于熱激發，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由電子，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴。192本征半導體的導電機理在絕對0度（T=0K）和沒有外界激發時,+4+4+4+4本征半導體的導電機理自由電子空穴束縛電子193+4+4+4+4本征半導體的導電機理自由電子空穴束縛電子121.1.3雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量的雜質，就會使半導體的導電性能發生顯著變化。其原因是摻雜半導體的某種載流子濃度大大增加。使自由電子濃度大大增加的雜質半導體稱為N型半導體（電子半導體），使空穴濃度大大增加的雜質半導體稱為P型半導體（空穴半導體）。1941.1.3雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量的雜質，就會N型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷（或銻），晶體點陣中的某些半導體原子被雜質取代，磷原子的最外層有五個價電子，其中四個與相臨的半導體原子形成共價鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動的帶正電的離子。每個磷原子給出一個電子，稱為施主原子。195N型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷（或銻），晶體點+4+4+5+4N型半導體多余電子磷原子196+4+4+5+4N型半導體多余電子磷原子15N型半導體N型半導體中的載流子是什么？1、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2、本征半導體中成對產生的電子和空穴。3、摻雜濃度遠大于本征半導體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠大于空穴濃度。自由電子稱為多數載流子（多子），空穴稱為少數載流子（少子）。？197N型半導體N型半導體中的載流子是什么？1、由施主原子提供的電P型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶體點陣中的某些半導體原子被雜質取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相臨的半導體原子形成共價鍵時，產生一個空穴。這個空穴可能吸引束縛電子來填補，使得硼原子成為不能移動的帶負電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為受主原子。198P型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶+4+4+3+4空穴P型半導體硼原子199+4+4+3+4空穴P型半導體硼原子18總結1、N型半導體中電子是多子，其中大部分是摻雜提供的電子，本征半導體中受激產生的電子只占少數。N型半導體中空穴是少子，少子的遷移也能形成電流，由于數量的關系，起導電作用的主要是多子。近似認為多子與雜質濃度相等。2、P型半導體中空穴是多子，電子是少子。200總結1、N型半導體中電子是多子，其中大部分是摻雜提供的雜質半導體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導體++++++++++++++++++++++++N型半導體201雜質半導體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－一.PN結的形成在同一片半導體基片上，分別制造P型半導體和N型半導體，經過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了PN結。1.1.3PN結202一.PN結的形成在同一片半導體基片上，分別制造P型半導P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內電場E漂移運動空間電荷區PN結處載流子的運動203P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N擴散的結果是使空間電荷區逐漸加寬，空間電荷區越寬。漂移運動P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內電場EPN結處載流子的運動內電場越強，就使漂移運動越強，而漂移使空間電荷區變薄。204擴散的結果是使空間電荷區逐漸加寬，空間電荷區越寬。漂